A new scientific truth does not triumph by convincing its opponents and making them see the light, but rather because its opponents eventually die, and a new generation grows up that is familiar with it.
— Max Planck
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Scott-Blair论流变学的两个目的和吵架
回郑融老师邮件的时候我脑中突然想到的一个问题是，为什么我感到我学习的流变学跟他的关于注塑成型的书所代表的流变学差别很明显？顺便推荐一下郑老师的书：
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我们现在对真正的流动还是描述不清楚
我所说的区别是，注塑成形给我的感觉是流体力学。而我做的流变学经常是统计力学。流体力学和统计力学估计是很多流变学初学者感觉横在自己面前的两座大山。两者各不相同但都很深。流体力学的主要花招在于flow，各种不同形状的流道的各种挤压、拉伸流还有什么二次流，以至于你光用个powerlaw fluid都够你玩了。而统计力学则由于考虑了分子或粒子，而且是一堆。相互作用问题涉及多体，所以就算不流动都难死人，经常是平均场。因此统计力学里考虑流动至多就是dissipation-fluctuation theory（DFT，其思想说白了就是应力松弛），一超过线性理论就很够呛。聚合物结构流变学，发展了这么多年了，到现在还是不能统一地把剪切流和拉伸流一起描述好，说明“统计力学的流变学”经不起“流体力学的流变学”的折腾。好多理论，只限于一种flow，一旦换一种flow就立马歇菜。毕竟，按许元泽老师曾经私下总结，“我们现在对真正的流动还是描述不清楚”。
当然，什么时候也不可能说我们“描述清楚”了的，所以上面这种话如果脱离上下文来理解就会变成一句大话。
我回郑老师的信是为了Scott Blair的事，关于流变学的上述“两座大山”Scott-Blair在J. Sci. Instrum.（1940, 17, 169）里也总结过。虽然字不少，但行云流水，不妨全引：
There are two reasons for measuring rheological (flow and deformation) properties of industrial materials. On the one hand, a property hitherto unassessed is measured in the hope that it may be found to correlate with some quite different characteristic of the product. In some cases there are theoretical reasons for supposing such a connexion: in others the process is quite empirical. As examples, we may quote the determinations of the viscosity of dilute suspensions of flour in water, which were at one time frequently made as an index of the baking quality of the dough, or the connexion between the condition of flocculation and hence of the flow properties of thin clay pastes with the tilth of field soisls (i.e. potentialities as seed-beds).
More frequently, on the other hand, the rheologist attempts to imitate in a quantitative and objective way some measurement which has long been made subjectively by the expert in manufacture, This is not so much in order to replace men by machines as to give the expert a standard against which to compare his judgements and to ensure that different experts measure the same properties under the same names, although in some few cases the subjective judgement has tended to be altogether replaced in course of time.
Scott-Blair接下来进一步引用普朗克的话，把整个一研究论文写得好像一篇essay一样亲切。这一点后面再说。上面这段引文的主要意思是说，流变学研究有两个目的，一个是研究物质的结构-性能关系，一个是为了找到准确、简洁的表征方法。前者其实是物理化学，因此就会动用到统计力学。因为物理化学就是研究万物的结构-性能关系的科学。有的人喜欢说“凝聚态物理”，那也可以。因为化学涉及到的物质尺度和pVT区间确实就大致上是这个。否则说到底粒子物理和宇宙学也属于“结构-性能”关系的研究了。至于另一个目的其实是测量学，所以做法是通过现象学的总结提取出最有表征作用的参数。例如你可以不需要知道整个直线方程，只需要知道个斜率就可以了——这一知识是通过大量观察发现重要的东西其实就是斜率来确定的。所以既然谈到“测量”，那就有测不准原理了，就要引用普朗克的话了。
普朗克的那段很著名的话其实也应验在我当前的研究中。有一种流变学其实并不流也不变，而是通过给样品施加小到可以忽略的形变来测试样品，并把测试结果理解为样品不受形变时的性质，例如线性粘弹性范围的应力松弛和动态粘弹谱，这些做法的理论是DFT。但是面对像螺杆挤出这种情况，你再去做什么应力松弛那就显得很笨拙很可笑。所以要做非线性流变学，各种各样的阶跃剪切、拉伸……这些测试的问题就在于Scott-Blair说的“different experts measure the same properties under the same names”的问题了。你要测样品流动时的性质，你就得让样品流动。而流动改变结构，结构又反过来影响流动。因此，“流动”事实上本来是很容易成为一种重现性非常差的实验条件的。我们的多年以来的幸运其实是来自样品结构的简单（例如单分散线形柔性聚合物），结构一复杂点儿，time-dependence就来了，触变性就来了，different experts所measure的就不一定是the same properties under the same names了，于是就各自为政了。这也是为什么半个世纪之后的Barnes在写Thixotropy — a review（J. Non-Newt. Fluid Mech. 1997, 70, 1）的时候说Scott Blair自称“the whole subject [of thixotropy] is so very new”但同时引用了八十多篇相关论文。这就算哪怕有800篇论文，由于没有形成一种统一的公认客观的表征套路，因此大部分都是各自为政，不comparable。
因此，虽然凝聚态物理那一块的流变学现在特别热门，但是现象学这一块的流变学一直都很重要。我感觉人们很容易去鄙视一切现象学，因此刚才关于现象学的流变学我多说一点儿。
Barnes在他的review里还说：
Readers with an interest in the historical derivation of scientific expressions are directed to Scott-Blair [10], p.52. All Scott-Blair’s books were written as personal memoirs and are very evocative of the man himself for those who knew him.
其中文献[10]是下面这本书：
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我已经买下了，估计要下个月才能ship到广州。同时我还买了Scott-Blair的另一本书：
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这应该是一本更哲学的书。在Journal of Nervous & Mental Disease 1956, 123, 499上有关于这本书的书评（算是“跨界”了），让我在看到原书前就先了解大致的内容：
Most scientists do not even try to distinguish with accuracy between what is real in a measured dimension and what is but a result of abstract logical classification. He describes briefly some of the essential features, the similarities and differences, of spatial, psychological and physical dimensions of space and of time. The author points out that the scales and concepts of measurement cannot be the same in all science and that, e.g., physics and psychology (including psychoanalysis) need their own specific definition of dimension and measuring units.
Scott-Blair其实是鼓吹要为不同的研究对象发明不同的dimension。这在流变学中确实是常见的，我们常常不对真实时间作图，而是对一个“dimensionless”的时间作图。我们有很多dimensionless的量，例如De、We、Pe、Ca等，它们经常取代传统时间或频率作为图的横坐标，这一切也许会让其他物理学背景但刚进入流变学的人抓狂，但确是流变学家们的智慧所在。可是，Scott-Blair的这一说法在当时被批为mysticism，批评的原文看不到了，但Scott-Blair好像很不快，在Br. J. Appl. Phys. 1951, 2, 60上回应了这种指责。半个世纪的流变学发展证明这种dimension，只要是很好地反映了问题实质的那些，都获得了广范的应用，完全没有带来mysticism，反而帮我们去除了原有的mysticism，是好的science。
怀念何泽慧
我看到何泽慧逝世的消息，长期累积的气愤不知为何突然被激化了，强烈需要吐槽。这也许不是一个好的怀念方式。
不久前我曾经观看过凤凰卫视播出的《我的中国心》钱三强何泽慧夫妇专题。刚刚我又上网重看了一遍。
我预告接下来的一两天里，“何泽慧”三个字的搜索在各大引擎会井喷。各媒体记者也会马上接到任务。我也预告大众媒体能供出来的稿子内容不外乎就是“德艺双馨”式的资料式的介绍。风潮一过，什么也没有留下。这种公式并不局限于著名科学家，所有著名XX家都可以搞一段这样的介绍。这种不求甚解的风气在别的人身上也就算了。放在科学家身上，就让我十分厌恶。
我不知道为什么很多人对钱三强那一代人的好印象，包括那些“两弹元勋”们，都是来自他们回国后充当两弹元勋这件事；同时很多人对那一代人的坏印象，又是来自他们在政治斗争中的表现。这说明从来在中国，大多数人对科学的态度就是始乱终弃，并不看重。或者说，他们对科学的态度取决于所转化的技术，取决于科学能给他们什么好处。带来好处，我就赞一下；没好处，甚至于带来了麻烦，就骂。就科学，他们喜欢扯“双刃剑”的蛋；就科学家，他们又喜欢扯“有无国界”的蛋。正是这些文化倾向伤害甚至毁了回国之后的那一代科学家——以及本来可以由他们带来的优秀学术传统。否则，有这些身载优良传统的科学家在中国，今天我们的科研水平不会停留在一种广泛未开化的原始粗放状态。很活该。
我曾经说过：
我发现许多本职工作干得并不怎么样的人，喜欢显示出自己涉猎广泛。科学网充斥着这样的人。有个人自称“与化学家谈摄影，与摄影家谈化学”，摆明了要两边忽悠。科学网更多人不明说，但从博客内容来看，对他们来说似乎通过诗词歌赋比通过本职研究工作更容易获得认同感。但他们却又偏不是在一个“诗网”写博客而是要在“科学网”。诗不怎么样，科学也不怎么样，但“与化学家谈摄影，与摄取影家谈化学”却能混得很开。中国人避重就轻、与人为善的文化滋生了这种靠忽悠为生的寄生虫。为了让这种生态更加“宜居”，类似“科学与人文的联姻”的bullshit当然要年年讲月月讲天天讲，尤其是谈到爱因斯坦或者诺奖得主或者xx，似乎科学做的好还不光靠科学做得好，还“离不开艺术修养”，似乎爱因斯坦如果对艺术一窍不通的话整个世界就要大为逊色。科学做得好不好外行人看不懂，但是“艺术修养”却可以忽悠外行人。
所以钱三强和何泽慧，如果不是“两弹元勋”这种公开表彰而为全国农民所知，就只剩下《我的中国心》里面采访到的那几个人所代表的小群体会知道他们为什么优秀，值得向他们学习的是什么。通俗点说，问大部分人“钱三强好不好？”大家都懂说好。问“好在哪里？”，大家都会说“两弹元勋”，或者说“人家温总理都亲自去拜访呢，能不好吗？”不能说这些人心里不这么想。但这些人在这么想的时候，潜台词其实是“这厮果然混得开！真有面子！咱们猴年马月能混到总理亲自拜访的境地啊！牛！”又有很多人是觉得自己受惠于他们，不是他们的话，自己作为一个中国人就没今天这么有面子了。要讨好中国老百姓，永远靠两个：给钱和给面子。一个不天然崇尚专业精神的民族真是可悲。
照这样的说法，钱三强曾经“向人民要钱”，都是“巨额”。第一次是北京刚解放不久，他向中央要五到二十万美金去国外买科研仪器。这个数字在当时是天文数字，当时全国其他地方还没解放正在打仗，说是周恩来给批了五万美金给钱三强。到底哪儿调来的钱，不知道。买了啥仪器，也不知道。第二次就是苏联专家刚撤离，适逢三年困难时期，钱三强说凭中国人自己的力量继续研发原子弹完全没有问题，结果原子弹项目才没有中断。完全可以采取最难听的说法来描述这件事：一边人吃人，一边还搞原子弹。这还不怪在那些海外华人所谓“共产党好大喜功”的头上，反而是怪在钱三强“好大喜功”的头上。很多人认为科学好，无非是因为受惠。最近几年平民之间热议的“解散中科院”，理由就是觉得比起当初“两弹元勋”来讲，今天的科研力量既没有给他们长脸，也没有给他们实惠，还占那么多钱，解散最好。很多人也通过“中国何时出诺贝尔奖”来判断中国科研水平，因为他们觉得论起诺贝尔奖得主，中国本土一个都没有，很丢脸。花这么多钱在那些科学家头上，目的就是为了出一两个诺贝尔奖给自己长长脸。体育事业的“举国体制”其实也是基于这种心理——即搞体育运动目的就是拿奥运冠军，长民族志气，看谁还敢说中国人是东亚病夫。
“两弹一星”的研究过程除了确实搞出了两个“弹”一个“星”之外，更重要而却更无形的是从无到有地建立了一个科研体系。关于理论工作怎么做，实验怎么做，以钱三强何泽慧为代表的国外留学生作出了很好的榜样。从有限的资料可以感受到当时的实验员哪怕进行在整个工程中最微不足道的一个小实验都抱以如履薄冰似的慎重和认真态度。可惜这种“软件”的部分很难复制。就连硬件部分——由于攻关分工而成长起来的全国各研究所——也在十年皓劫中遭到毁灭性破坏（原子弹爆炸成功三天之后，钱三强就被送下乡搞“四清”运动），以至于现在的研究者中存在明显的断层效应。如果你看着现在的中国科研人员素质，将完全看不出居里夫妇的学生和冯·卡门的学生在中国工作过的痕迹。因为照理如果他们在中国工作了几十年的话，他们培养的学生应该会继续带领中国相关学科的科研达到国际水平。在这个意义上，两弹一星是失败了。
从所能掌握的有限信息推断，何泽慧是一个出色experimentalist。这是我个人崇敬她的原因。做实验和做理论是科学研究的两大分工。如果情况很坏，理论家会被实验家欺骗，或者实验家会被理论家欺骗。因此，求真务实的态度在科学研究领域才会被放到如此高的地位，造一次假大家就不允许你留在科研圈子。那是因为，如果假的风气一流行，无论是做理论还是做实验，都会彻底丧失最起码的安全感。像迈克尔逊测量光速、Watson打了DNA双螺旋结构的X射线散射、STM看到原子这种事情，就是实验家们心中最高的荣耀。而要做到这些，靠的是搭仪器、调误差、记数据等枯燥的工作。
何泽慧搭仪器的能手。《我的中国心》里提到广西发现了铀矿石，拿到北京给毛泽东看。何泽慧拿了亲手做的盖格计数器，用来演示放射性。这个盖格计数器是什么？能亲手做吗？我也不懂，只能查查Wikipedia。发现这个需要保持一个低压惰性气体环境和高电动势，要做一个简易地，方便拿给毛主席看的版本，似乎不容易。
钱三强和何泽慧当年发现铀的三分裂现象的论文发表在法语的Journal de Physique（1947, 8, 165-178, 200-211）和英语的Physical Review（1947, 71, 382-383）他们的paper跟其他上世纪前半叶的经典paper一样透露着强烈的实验的现场感，因为他们只是当时众多科研工作者的一员。